Por Katie Hunt | CNN
En la novela de ciencia ficción de HG Wells de 1897, “El hombre invisible”, el protagonista inventa un suero que hace que las células de su cuerpo sean transparentes al controlar la forma en que doblan la luz.
Más de 100 años después, los científicos han descubierto una versión real de la sustancia: un colorante alimentario de uso común puede hacer que la piel de un ratón sea temporalmente transparente, lo que permite a los científicos ver cómo funcionan sus órganos, según un nuevo estudio publicado el jueves en la revista Science.
El avance podría revolucionar la investigación biomédica y, si se prueba con éxito en humanos, tendrá amplias aplicaciones en la medicina y la atención sanitaria, como hacer que las venas sean más visibles para extraer sangre.
Los investigadores lograron que la piel de los cráneos y vientres de ratones vivos se volviera transparente al aplicar una mezcla de agua y un colorante alimentario amarillo llamado tartrazina. Al lavar cualquier resto de la solución, se revirtió el proceso, lo que no dañó a los animales. Se les quitó el pelo a los ratones antes de aplicar la solución.
“Para aquellos que entienden la física fundamental detrás de esto, tiene sentido; pero si no estás familiarizado con ello, parece un truco de magia”, dijo el primer autor del estudio, Zihao Ou, profesor asistente de física en la Universidad de Texas en Dallas, en una declaración.
Moléculas de tinte que absorben la luz
La “magia” utiliza conocimientos del campo de la óptica. Las moléculas de tinte que absorben la luz mejoran la transmisión de la luz a través de la piel al suprimir la capacidad del tejido para dispersar la luz.
El tinte, al mezclarse con agua, modifica el índice de refracción (una medida de la forma en que una sustancia refleja la luz) de la parte acuosa del tejido para que coincida mejor con el índice de proteínas y grasas del tejido. El proceso es similar a una nube de niebla que se disipa.
“Combinamos el tinte amarillo, que es una molécula que absorbe la mayor parte de la luz, especialmente la luz azul y ultravioleta, con la piel, que es un medio de dispersión”, dijo Ou, quien realizó el estudio como investigador postdoctoral en la Universidad de Stanford en California.
“Por separado, estas dos cosas impiden que la mayor parte de la luz pase a través de ellas”, dijo. “Pero cuando las juntamos, pudimos lograr la transparencia de la piel del ratón”.
Una vez que el tinte se difundió completamente en la piel, ésta se volvió transparente.
“La transparencia tarda unos minutos en aparecer”, explica Ou. “Es similar a cómo actúa una crema o mascarilla facial: el tiempo necesario depende de la rapidez con la que las moléculas se difunden en la piel”.
El equipo experimentó con pechugas de pollo antes de realizar trabajos con animales vivos.
En los ratones, los investigadores pudieron observar los vasos sanguíneos directamente en la superficie del cerebro a través de la piel transparente del cráneo. Los órganos internos de los ratones eran visibles en el abdomen, así como las contracciones musculares que mueven los alimentos a través del tracto digestivo.
Las áreas transparentes adquieren un color anaranjado, dijo Ou, similar al del colorante alimentario.
El colorante utilizado en la solución se conoce comúnmente como FD&C Yellow No. 5, certificado para su uso por la Administración de Alimentos y Medicamentos de EE. UU. El colorante sintético se utiliza con frecuencia en bocadillos de color naranja o amarillo, coberturas de caramelos, helados y productos horneados. Sin embargo, un estudio de 2021 realizado por la Oficina de Evaluación de Riesgos para la Salud Ambiental de California relacionó el colorante con dificultades de comportamiento y disminución de la atención entre los niños. Un proyecto de ley estatal, si se convierte en ley, prohibiría el uso del colorante alimentario en los alimentos que se sirven en las escuelas públicas de California.
Ou dijo que era importante que el tinte fuera biocompatible, es decir, seguro para los organismos vivos. “Además, es muy económico y eficiente; no necesitamos mucha cantidad para que funcione”, dijo.
Posibles aplicaciones biomédicas para humanos
Los investigadores no han probado el proceso en seres humanos y no está claro qué dosis de tinte o método de administración sería necesario. La piel humana es aproximadamente diez veces más gruesa que la de un ratón, según los investigadores.
“En el futuro, esta tecnología podría hacer que las venas sean más visibles, facilitando… el procedimiento de extracción de sangre o administración de líquidos a través de una aguja, especialmente para pacientes de edad avanzada con venas que son difíciles de localizar”, dijo el autor principal Guosong Hong, profesor adjunto de ciencia de los materiales de Stanford, por correo electrónico.
“Además, esta innovación podría ayudar en la detección temprana del cáncer de piel, mejorar la penetración de la luz para tratamientos de tejidos profundos como terapias fotodinámicas y fototérmicas, y hacer que la eliminación de tatuajes con láser sea más sencilla”.
Christopher Rowlands, profesor titular del departamento de bioingeniería del Imperial College de Londres, dijo que se estaba “reprendiendo a sí mismo” por no haber llegado a la misma conclusión que el equipo dirigido por Stanford, que se basa en el principio de física ampliamente estudiado y de larga data llamado relaciones de Kramers-Kronig: cuando un material absorbe mucha luz en un color, doblará más la luz en otros colores.
“Es absolutamente obvio cuando alguien lo señala, pero nadie había pensado en ello durante 100 años y algo”, dijo Rowlands, quien no participó en el estudio pero fue coautor. Un comentario publicado junto con la investigación.
Junto con Jon Gorecki, un físico óptico experimental de la misma institución que tampoco participó en el estudio, Rowlands escribió que el enfoque ofrecía una nueva forma de visualizar la estructura y la actividad de los tejidos y órganos profundos de un animal vivo de una manera segura, temporal y no invasiva.
“Funciona. Se lo pones a un ratón y puedes ver lo que desayunó. Es así de potente”, añadió.
Rowlands y Gorecki dijeron que los métodos existentes para hacer transparente el tejido utilizan soluciones que tienen efectos secundarios como deshidratación e hinchazón y pueden alterar la estructura del tejido. Sin embargo, la tartrazina se utilizó en una concentración baja y sus efectos se eliminaron fácilmente, lo que potencialmente facilitó el estudio prolongado de los procesos biológicos en animales vivos, escribieron.
El dúo señaló que el descubrimiento era un ejemplo de cómo la vida imita al arte, y que la solución de tinte recordaba al suero imaginado en “El hombre invisible”.
“El protagonista (de la historia) inventa un suero que hace que las células de su cuerpo sean transparentes controlando con precisión su índice de refracción para que coincida con el del medio circundante, el aire”, escribieron.
“Ciento veintisiete años después… los tintes biocompatibles hacen que los tejidos vivos sean transparentes al ajustar el índice de refracción del medio circundante para que coincida con el de las células”.
Sin embargo, Ou y Hong dijeron que un ratón totalmente invisible era una exageración: el enfoque actual no puede hacer que el hueso sea transparente.
“Hasta ahora, sólo hemos probado tejidos blandos, como el cerebro, los músculos y la piel. No hemos investigado mucho con tejidos duros como los huesos, así que no estoy seguro de si podríamos hacer que el ratón sea completamente invisible”, dijo Ou por correo electrónico.
“Sin embargo, un (ratón) parcialmente transparente permitirá ya numerosas posibilidades de investigación para responder a preguntas relacionadas con el desarrollo, la regeneración y el envejecimiento”.
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